ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.08.2024
Просмотров: 97
Скачиваний: 4
В последнее время находят применение многожильные пружины, предназначенные, в основном, для восприятия сжимающих нагрузок или крутящих моментов. Д л я изго товления таких пружин используются 2-, 3-й 4-жильные тросы с диаметром жил от 0,3 до 2,8 мм. В силу особенно стей взаимодействия отдельных жил между собой в процес се деформации характеристика пружины имеет вид лома ной линии 4 (рис. 1).
Преимуществами многожильных пружин являются: по логая («мягкая») характеристика, позволяющая получить большой ход при относительно малом числе витков; повы шенная прочность вследствие совместной работы несколь ких жил малого диаметра, обладающих более высокими механическими свойствами, чем жилы большого диаметра; способность быстро поглощать (демпфировать) механиче ские колебания. Последним обстоятельством объясняется и существенный недостаток этих пружин — их относительно малая долговечность (порядка 5 • 104 циклов) вследствие взаимного истирания жил .
Область применения и расчет трехжильных пружин сжа тия изложены в ГОСТ 13764—68 и ГОСТ 13765—68. Общая теория многожильных пружин содержится в работе [7] .
Составные пружины. Дл я больших нагрузок целесооб разно применять несколько, обычно не более двух, парал лельно работающих и концентрически расположенных пру жин сжатия (рис. 11, а), суммарное усилие которых равно сумме усилий, воспринимаемых составляющими пружинами:
Р= р' + Р".
Дл я уменьшения взаимного поворота торцевых опор рекомендуется чередовать направление навивки отдельных пружин.
Максимальные касательные напряжения т2 , вызываемые рабочей нагрузкой, у обеих пружин для лучшего использо вания материала должны быть одинаковы. Кроме того, желательно, чтобы обе пружины одновременно достигали
42
предельно сжатого состояния, т. е. / г ^ = |
пгаг (для |
прямо |
|
угольного сечения диаметр d заменяется |
высотой |
витка |
|
s и В). |
Эти условия выполняются, если поперечные сечения |
||
витков |
вписываются по высоте в угол 2Ѳ |
(рис. 11, |
б, в), |
который |
для круглых |
витков |
определяется |
из |
выражения |
|||||||
Из |
подобия |
сечений |
вытекает, |
что |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
с = |
^01 |
= |
^02 |
|
|
|
|
|
Если |
принять радиальный |
зазор 8Р |
= d l ~ |
то для |
||||||||
двух |
концентрических |
пружин |
с круглыми |
витками |
||||||||
|
|
|
dj |
Dol |
=Jk__ |
|
_ J _ _ |
l / ' P 7 " |
||||
|
|
|
d. |
Dm |
|
n, |
|
c— |
2 |
V |
P" |
|
и |
|
|
|
|
P = P' |
+ |
P", |
|
|
|
|
|
где P' |
и |
P" |
— усилия, |
воспринимаемые |
соответственно на |
|||||||
ружной |
и |
внутренней |
|
пружинами. |
|
|
|
|
||||
Ф а с о н н ые пружины
Фасонными принято называть витые пружины, ось вит ков которых располагается (в общем случае) на некоторой поверхности вращения. Будучи по сравнению с цилиндри ческими более трудоемкими в изготовлении, фасонные пру жины нашли тем не менее широкое применение в тех слу чаях, когда необходимо обеспечить компактность конструк ции, повышенную устойчивость к действию боковых уси лий или заданную нелинейность характеристики. Особой областью применения фасонных пружин с нелинейной ха рактеристикой являются так называемые равночастотные амортизаторы, частота колебаний которых не зависит от
величины |
присоединенной массы. |
|
|
|
Наибольшее |
распространение |
получили |
конические |
|
(рис. 12, |
а, б) |
и параболоидные |
(рис. 12, |
б) пружины, |
44
Развертка осебой линии Витков-парабола
Архимедова спираль
Развертка осевой линии Витков-прямая
I
\Логарифмическая спираль
Развертка осебой линии
витков-прямая |
|
|
|
|
|
Рис. |
12. Основные типы |
фа |
|||
сонных пружин |
и их |
харак |
|||
Архимедова спираль |
|
теристики: |
|
|
|
а, |
б |
— конические п р у ж и н ы |
со |
||
ответственно с постоянным |
ша |
||||
гом |
н постоянным |
углом |
накло |
||
на |
витков; а — |
параболойдная |
|||
|
|
пружина . |
|
|
|
Параметараметр
Рпос
Р*
F
( 0 < Р < Р п о с )
Рпос
F
( Р П 0 С < Р <
<р3)
Формулы для расчета конических
Коническая пружина / = const |
Коническая пружина |
(Яо — ''о) > nd |
(«о - |
г„) < nd |
|||
СН0 |
|
C(H0-Hk) |
|
||
|
|
|
2nnR\ |
||
Р |
пос |
|
Р |
|
|
|
|
|
пос |
||
|
|
|
|
m3 |
|
Pnn(Rl+ |
rl)(R0 |
i-r0) |
|||
|
|
2С |
|
|
|
0,25(1 |
+т?)х |
0,25(1 + |
m2 )x |
||
X (1 + |
m) Я 0 |
X (1 + |
m) X |
||
X(H0-Hk) |
|
||||
|
|
|
|
||
0,25Я„ |
|
0,25(HB-Hk) |
|||
1 - m |
Х |
\ - m |
X |
||
|
|
|
|
|
|
X ^ 4 - 3 X |
X ^ 4 - 3 X |
||||
пос |
/ |
ПОС |
/ |
г°>гк
çnd
CH0k0
Rq(Po ~ ro)
P
noc m2
p
1 1 - m 3 „
31 — m
Г= 7 Д 3 - 2 х
x | / ^ s - —
P mA
P
noc y
|
|
Таблица 9 |
i параболоидных |
пружин с витками круглого сечения |
|
а = const |
Параболоидная |
пружина |
|
(«о - 'о) > nd |
(«о — г„) < nd |
ÇK |
Я„ |
с я„ |
—52" |
|
4 |
Ro — го |
х |
||
|
яп (Ra + r0) R* |
яп«5 |
|
|
|
|
|
||
|
|
ff 0 |
ffк |
|
л Д |
— Г |
X |
||
|
Ro + Го |
2Я, |
||
|
|
|
ПОС / пЗ |
|
|
3k,C |
( « о - ' о ) |
|
^ ( Я 0 - Я А ) |
|
|
1 — от |
2Х |
|
|
||
где Р' = |
|
|
_ |
CkB(H0-Hk) |
|
rî(Ro-i-)
x
|
|
|
X |
|
я 0 |
|
н к \ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Рял (Я§ + |
rl) (R0 |
+ |
го) |
|
|
|
||
|
|
|
2С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р п о с я п ( ^ |
+ |
|
|||
0,5(1 + ота) Я„ |
|
+ |
го)(Яо + 'о) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
2С |
|
|
|
|
0,5Я0 |
/_ " Р О С |
0,5 |
(ff0-Hk) |
X |
|||||
Г = я ? Г |
Р |
|
|
1 — от2 |
|||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
P' |
Р |
|
||
|
-m" |
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
ПОС |
|
|
|
где |
|
|
|
|
для |
малых |
m |
|
|
|
|
|
||
: 0 , 5 ( 2 - ^ ) Я 0 |
Р ' |
= |
C{ff0-ffk) |
|
|
||||
пп (R0 |
+ |
ro) Rl |
|||||||
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||
46 |
47 |
Коническая |
пружина |
t — const |
Коническая |
пружина |
|||||
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<«„ - |
/ о) > |
nd |
(«о |
- |
'о) < |
nd |
|
<Лп - |
|
|
|
|
çnd |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
—fo>« |
Я,пос |
ЗАР |
|
|
з |
^ р |
|
АРHOC |
||
П р и м е ч а н и е : |
/?0, |
|
г0 |
— наибольший |
и |
наименьший |
радиусы |
||
ного витка при Р > Р П О С ; |
Р П О С . F N O C |
— сила |
и |
деформация, |
соответст- |
||||
тHk = Y(nd)2— (R0 - ror-, С = Gl p.
имеющиев плане архимедову либологарифмическуюспираль. Среди таких пружин различают пружины с постоянным
шагом |
(рис. |
12, а) и постоянным углом подъема витков |
(рис. |
12, б, |
в). |
При действии сравнительно небольших усилий (0 •< Р < <С -РПос) характеристика пружины прямолинейна. Когда приложенное усилие достигнет некоторой величины Рпос, начинается постепенная посадка витков один на другой либо на опорную поверхность, в частности на плоскость; в этом случае высота предельно сжатой пружины Н3 = d, чем и объясняется ее компактность.
При постепенном увеличении усилия посадка обычно протекает монотонно, начиная с наибольшего и кончая наименьшим рабочими витками. Все возрастающая часть витков выключается из работы, увеличивая жесткость пру
жины, что приводит к нелинейной зависимости |
деформа |
ции от нагрузки (рис. 13). |
|
В табл. 9 приведены основные соотношения, |
необходи |
мые для расчета жесткости наиболее распространенных ти-
48
|
|
Продолжение |
табл. 9 |
а = const |
Параболондная |
пружина |
|
(Ro - |
<о) > nrf |
(«о - ra) < |
nd |
рабочей части витков при Я<< Р п о с ; /?п о с —радиус наибольшего свобод-
In —
вующие началу посадки витков; гк = ^ ( 1 + ^ , я 0 - 2 j w ,
пов фасонных пружин с витками круглого сечения. Те фор мулы, которые относятся к случаю посадки витков на опор
ную плоскость: (Rn — r0) > iid, |
применимы и для |
расчета |
|||
телескопических пружин (величина d в этом случае |
обозна |
||||
чает толщину полосы, из которой |
навита пружина). |
||||
Расчет на прочность фасонных |
пружин в сущности ничем |
||||
не отличается от аналогичного |
расчета |
пружин цилиндри |
|||
ческих. В качестве расчетного диаметра |
при этом вместо D0 |
||||
необходимо принять величину 2R0, |
если посадка витков еще |
||||
не началась, и величину 2/?п о с , |
если посадка |
имеет место. |
|||
Кроме того, необходимо проверить величину |
напряжений, |
||||
возникающих на внутреннем волокне витка, имеющего наи меньший диаметр (несмотря на относительно малую вели чину крутящего момента эти витки могут оказаться опас ными из-за их большой кривизны). Дл я этих витков реко мендуется индекс
4 |
2—1991 |
49 |
